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北京院 陈彬磊:钢织春茧——“深圳湾体育中心”结构轻盈之美

报告人:陈彬磊,北京市建筑设计研究院有限公司副总工程师

工程概况

人们常常说“北有鸟巢,南有春茧”。深圳湾体育中心位于深圳湾滨海休闲带中段,南山后海中心区东北角,深圳湾后海填海区内。作为2011年第26th世界大学生夏季运动会的主会场,也是深圳重点城市景观和公共活动空间。整个项目占地约30.77公顷,总建筑面积25.6万平方米。整个春茧东西长500米,南北242米。

项目地下室及地上看台等是现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构体系,其他地方都是单层网壳。为控制成本增设树状柱,同时保证统一的构件外皮尺寸(450×700),根据受力的要求来调整钢板的厚度。竖向支撑系统包括四个部分,分别是:1)支撑网壳的31棵4分枝树形柱,其中体育场西侧看台上的8棵树形柱主干为Φ1500的钢管混凝土柱,分枝为Φ900的钢管,其余位置的树形柱主干为Φ600的4钢管柱,分枝为Φ600的钢管;2)支撑网架与网壳的V形柱(位于网架上弦环梁下),其中体育馆周边分布40个,游泳馆周边分布30个;3)观景桥两侧的桥塔立柱;4)下沉广场西立面幕墙柱。观景桥采用桁架结构(扁拱形,与上弦网壳对应),上下弦之间通过V形布置的腹杆连接。桥净跨102.8~107.3m,桁架最小高度11.2m,下弦距地最大高度30.4m。单层网壳除上述支撑体系外,周边及大树广场共分布125个落地支座,其中大树广场38个,其余位置87个。

柱子落到混凝土上面,树状柱就跟4根筷子一样底下绑在一起而上边分开。顶端跟屋面怎么结合、分杈怎么分都是结构需要考虑的问题。实际上分杈的地方和顶的节点,都是加工出来的。在分杈的地方放了一个8公分的板,跟屋面结合的节点考虑了三种方式,销轴节点、球铰节点和相贯节点,最后采取的是相贯节点。

结构设计中关键技术与方法

1)超长钢结构不设缝

深圳湾体育中心530m×240m的屋盖钢结构不设缝,混凝土结构的不设缝长度也达260米。从常规的概念来讲,温度作用对结构设计必然存在较大影响。然而,通过构件的应力设计发现,对部分构件(如网壳落地端支座附近构件),温度参与的组合起控制作用,但对大部分屋面构件,温度参与的组合并不起控制作用。由于屋面采用四边形的网格结构,同时整个屋面在空间弯曲变化,因此,尽管屋盖结构长向尺度很大,仍具有良好的吸收温度变形的能力。在温度作用下,屋盖在短向有很大的伸缩变形能力,从而保证了长向的伸缩变形能力。

2复杂曲面+弯扭构件”单层网壳图纸表达

构件外形尺寸在图纸表达的时候只给中心的点,同时配了一个中心点的方向矢量,这个矢量是下一圆中点的连线,最后出来的东西空间是一条线,通过矢量的转角表明了空间运行轨迹,所以一方面数据量小多了,另外精度很高,因为只有一个点不用跟谁闭合。所以施工单位拿到这个数据处理就特别顺畅,整个后期加工效率精度都很高。

本文内容摘自《转自:建筑结构-公众号》和《建筑技艺》杂志社组织的“2013建筑、结构巅峰对话:结构成就建筑之美”国际会议主题报告。更多详情请关注《转自:建筑结构-公众号》网站或点击下面的转自:建筑结构-公众号!

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